Бетон – каменный материал синтетического происхождения, созданный путем застывания хорошо перемешанной и спрессованной смеси особым образом подобранных материалов. Обязательные компоненты бетона: мелкий заполнитель (песок), крупный заполнитель (щебень), неорганические вяжущие материалы. Возможно использование разнообразных добавок по требованию. Точное соотношение составляющих смеси зависит от параметров сырья и требуемых характеристик бетона

Щебень
При создании бетона чаще всего используется щебень из гранита либо гравия, реже — шлаковый (отходы от производства металла, некоторых химикатов) или известняковый щебень . Для изготовления легких бетонов применяется керамзит. Иногда возможно использование в качестве щебня раздробленных и сепарированных по размеру бетонных или кирпичных конструкций (вторичный щебень).

Щебень — это неорганический, зернистый, сыпучий материал с зёрнами размером свыше 5 мм (по европейским стандартам — более 3 мм), получаемый дроблением горных пород, гравия и валунов, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд (чёрных, цветных и редких металлов металлургической промышленности) и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления.

Для придания морозоустойчивости и стойкости бетону необходимо использовать марку щебня с такими же характеристиками, как и марки бетона. Другой параметр щебня — лещадность (характеристика формы зерен), которая выражается в процентах содержания иглообразных и пластинчатых зерен. Большое количество подобных зерен (свыше 35%) отрицательно сказывается на затрате цемента и снижает прочность бетона.

Песок
В производстве бетонной смеси допустимо использование речного и карьерного песка, соответствующего нормам по гранулометрическому составу (размеру песчинок) и наличию примесей. Песок с зернами свыше 10 мм и наличие более 5% зерен размером 5-10 мм приводит к образованию пустот в бетоне.

Песок — это осадочная горная порода, а также искусственный материал, состоящий из зёрен горных пород. Очень часто состоит из почти чистого минерала кварца (вещество — диоксид кремния). Природный песок представляет собой рыхлую смесь зёрен размером 0,16—5 мм, образовавшаяся в результате разрушения твёрдых горных пород. В зависимости от условий накопления могут быть аллювиальными, делювиальными, морскими, озёрными, эоловыми. Пески, возникшие в результате деятельности водоёмов и водотоков имеют более округлую, окатанную форму.

Качество бетона зависит от состава песка — органические, слюдяные, глинистые примеси снижают прочность. В строительстве конструкций, которые будут испытывать значительные нагрузки при эксплуатации, наличие подобных включений в песке для бетона должно быть сведено к минимуму.

Вяжущие
Заполнители скрепляют при помощи вяжущего вещества, в роли которого обычно служит порландцемент или шлакопорландцемент. Реже используются другие виды вяжущих веществ, например, сульфатостойкие и пуццолановые цементы.

Вяжущие вещества — это вещества, способные затвердевать в результате физико-химических процессов. Переходя из тестообразного в камневидное состояние, вяжущее вещество скрепляет между собой камни либо зёрна заполнителя. Это свойство вяжущих используется для изготовления строительных растворов — кладочных, штукатурных и специальных, а также бетонов, силикатного кирпича, асбоцементных и других необожжённых искусственных материалов.

Марка и тип цемента определяют такие характеристики бетона, как прочность, морозоустойчивость, влагонепроницаемость и др., поэтому их выбор обусловлен функцией бетонной конструкции, а также условиями ее использования. Марка цемента обязана в 2-3 раза превосходить по прочности марку бетона. При создании бетонной смеси нужно учитывать, что цемент после производства снижает свою прочность — 10% через 1 месяц, порядка 30% — через полгода, поэтому желательно использовать свежий цемент.

Условия хранения цемента: помещение должно быть сухим, хорошо проветриваться; тара — закрытая, которая не допустит смешивание различных типов и марок цемента.

 

Вода
Вода требуется в процессе изготовления бетонной смеси, очистки заполнителей и в дальнейшем при застывании бетона — для ухода за ним. Характеристики воды описаны в ГОСТ 23732-2011: допустимо использование питьевой, морской, технической, грунтовой воды, а также воды из различных водоемов. Возможно вторичное использование воды после промывки заполнителей.

Следы жира, масла или нефтепродуктов допустимо только в виде пленки на поверхности. Другие примеси могут присутствовать только в таком объеме, в котором не окажут влияния на качество бетона (морозоустойчивость, стойкость, влагопроницаемость) и время застывания цемента (не более 25% от образца на очищенной питьевой воде). Применение болотной, сточной или торфяной воды неприемлемо.

Добавки
Применение добавок влияет на физико-химические характеристики материала:

  • повышает подвижность бетонной смеси
  • мешает расслаиванию
  • сокращает отделение воды
  • изменяет время и условия застывания смеси
  • модифицирует пористость и плотность бетона благодаря заполняющему, воздухововлекающему, газо- или пенообразующему действию
  • помогают контролировать деформируемость бетона
  • сдерживают ржавление стали в железобетоне
  • повышают протекционные свойства бетона для стали
  • повышают устойчивость бетона к агрессивным условиям среды
  • изменяют электропроводность
    и др.

Зачастую применяются добавки, которые оказывают влияние сразу на ряд характеристик бетона. Такие добавки называются комплексными.